Las bombas de calor pueden ahorrar energía al reemplazar los conductos o las unidades de calefacción y refrigeración en varios climas. La bomba de calor, al igual que los refrigeradores, transfiere energía de un espacio cálido a un espacio frío, enfriando así las habitaciones cálidas y frías. En la temporada de calefacción, el calor se transfiere del aire frío a su residencia climatizada. Durante el clima más fresco, las bombas de calor transfieren energía de su casa al exterior. El uso de bombas de calor en lugar de bombas de calor proporciona un confort eficiente a las viviendas.
La mayoría de nosotros todavía usamos combustibles fósiles para calentar nuestros hogares, por ejemplo, quemando gas natural o utilizándolo para generar electricidad para calentadores y acondicionadores de aire. Un calentador eléctrico resistivo habitual tiene una eficiencia de 100%; esto significa que obtienes 1 julio de calor por cada vatio que pones.
Sin embargo, tenemos una solución que podría mover hasta cinco veces más calor que la electricidad que le ponemos. Las bombas de calor son una increíble pieza de tecnología contraria a la intuición que puede tener una eficiencia de hasta 500%. En el pasado, lucharon en condiciones más extremas, pero las cosas han avanzado mucho desde entonces.
¿Es una bomba de calor mejor que AC?
Are heat pumps effective? And should we use them more frequently? Heating and cooling systems contribute a lot of energy usage in homes globally. In Europe, they use up 50% of the total energy consumption, with 80% still coming from fossil fuels. Here in the U.S., heating and cooling electricity only uses around 31%. Even though that’s lower than in other places, it’s still substantial; many homes rely on natural gas or oil for direct heating.
Every year, the U.S. emits 441 million tons of carbon dioxide just from heating and cooling our buildings–but what if there was a technology that didn’t use fossil fuels and actually broke the laws of physics by producing more heat than the amount of electricity put into it? Enter heat pumps: in the world of physics, there’s something called conservation of energy.
Essentially, the energy in a confined system must stay consistent; you can’t make or get rid of energy. You can only shift it. From a surface perspective, heat pumps appear to dismiss this rule since you could obtain 3-5x more heat energy out of a heat pump for each kW of electricity put into it. Though, it’s not making heat energy–it’s merely shifting it.
By using only 1 Watt of electricity, you can move 3-5 joules of heat. For example, heat pumps work by extracting heat from the outside air or ground to heat the inside of a home or office building. They can also operate in reverse to cool your house – much like an air conditioner works by moving hot air out of the house and into the ground or outside air. So essentially, a heat pump is just a series of exchangers that moves hot air out during the cooling cycle and then back into the house during the heating cycle.
¿Cómo funcionan las bombas de calor?
Comenzaremos examinando cómo las bombas de calor calientan y enfrían nuestros hogares, pero hay otras formas interesantes en las que podemos poner las bombas de calor a trabajar en nuestra vida cotidiana. También revisaremos dos de ellos. Entonces, comencemos con la primera área, que ya mencioné: calentar y enfriar su hogar. El tipo más común de bomba de calor utilizada para este propósito es una bomba de calor aire-aire.
Estas bombas funcionan de manera similar a los sistemas de aire acondicionado. Sin embargo, se utiliza una válvula inversora para proporcionar calefacción y refrigeración. En el modo de calefacción, el fluido común R134a hierve a temperaturas muy bajas (-26,3 ºC o -15 ºF) cuando la unidad exterior sopla refrigerante sobre él a través de los tubos. El proceso de convertirse en vapor comienza cuando el refrigerante se calienta.
The compressor is used to increase the pressure and temperature of the refrigerant vapor. As the vapor enters the evaporator, it warms up from releasing heat into the room, which turns it back into a liquid. And that’s how the cycle continues.
Las bombas de calor de fuente de aire funcionan invirtiendo el flujo de un sistema de calefacción típico. En lugar de extraer calor del exterior y trasladarlo a la casa, las bombas de calor de fuente de aire extraen el calor del interior de la casa y lo envían al exterior. Luego, el ventilador sopla sobre bobinas que mueven el calor extraído hacia el aire exterior. Debido a este proceso, las bombas de calor de fuente de aire son muy eficientes, con un coeficiente de rendimiento (COP) entre 3,0 y 4,0 Cada 1 vatio de electricidad proporciona 3-4 julios de calor. En comparación, una caldera de alta eficiencia alimentada por petróleo o gas tiene una eficiencia de alrededor de 851 TP3T por debajo de un vataje.
Heat pumps can be used with forced air, as well as underfloor or radiator systems. However, you may need a larger size radiator to ensure that its surface area is large enough to release enough heat into the room. Also, heat pumps are environmentally friendly since they don’t release any harmful gasses like natural gas and oil furnaces do.
Bombas de calor de fuente de aire canalizado
El sistema de bombeo térmico consta de tres tipos principales: aire – aire, fuente de agua o geotermia. Recogen el calor de una habitación y lo concentran para utilizarlo en el interior. La bomba de calor más simple es una bomba de calor de aire que mueve el calor de su casa al aire de otras áreas. La tecnología moderna de bomba de calor reduce el consumo de energía de calefacción en aproximadamente 50% en comparación con la bomba de calor. Además de enfriar y reducir el consumo de energía, las bombas de calor son más eficientes que los sistemas de enfriamiento central convencionales.
Bombas de calor aerotermales sin conductos
Las bombas de calor de fuente de aire también existen en versiones sin conductos conocidas como bombas de calor mini-split. Además, un tipo especial de bomba de calor de fuente de aire conocida como enfriadora de ciclo inverso genera energía fría y caliente en lugar de aire, lo que permite su uso en pisos con calefacción en modos de calefacción.
¿Cuál es la desventaja de una bomba de calor?
Existen algunos inconvenientes que impiden que las bombas de calor se conviertan en la opción preferida en todo el mundo. Estos comprenden el costo inicial, la eficiencia en áreas más frías (según la tecnología) y también la supervisión regulatoria en ciertos países.
El Energy Saving Trust reveló que una bomba de calor de fuente de aire para una vivienda unifamiliar de cuatro dormitorios ubicada en Irlanda del Norte podría proporcionar £4300 (aproximadamente $5600USD) más de ahorro al año y evitar 6,5 toneladas más de emisiones de CO2 en comparación con el funcionamiento de una antigua Caldera de GLP (con clasificación G).
In the US, an average homeowner using a heat pump to replace an electric furnace and oil boiler can save $815 – $929 annually. Consequently, if you utilize a natural gas boiler instead, your savings are only about $200 yearly since gas is less expensive.
Sin embargo, las bombas de calor suelen tener una mayor capacidad de eficiencia energética en comparación con otros sistemas de calefacción. A una temperatura ambiente de -10 ºC (que es aproximadamente 14 ºF) o menos, la tasa de consumo de energía eléctrica de la bomba de calor comenzará a aumentar para que pueda funcionar correctamente.
No solo eso, sino que a temperaturas muy bajas, la escarcha puede cubrir el serpentín exterior, haciéndolo menos efectivo. Los instaladores de HVAC a menudo sugieren complementar las bombas de calor con un pequeño calentador eléctrico en áreas donde los días fríos son comunes. En esos casos, los sistemas de bomba de calor siguen siendo más eficientes que otras opciones en el transcurso de todo un año.
The amount you’ll save on your energy bill by installing a heat pump depends on where you live and the climate there. States in the southeastern part of the country, for example, will see more savings than states like Wisconsin.
Bombas de calor geotérmicas
Otro tipo de bomba de calor es la bomba de calor tierra-aire. En general, los sistemas geotérmicos funcionan de manera similar a los modelos aire-aire; sin embargo, es necesario hacer circular un líquido a través de tubos profundamente enterrados. También son muy eficientes, con un COP de 3 a 5, aunque su coste inicial es elevado y puede oscilar entre $10.000 y $30.000+.
Las bombas de calor geotérmicas o basadas en agua pueden generar mayor potencia a través de la transferencia de calor entre la casa y el agua. Aunque el costo de instalación es más alto, las bombas de calor geotérmicas tienen costos operativos más bajos debido a las temperaturas del agua y del suelo relativamente constantes. Las bombas de calor geotérmicas son de gran beneficio en muchos sentidos, ya que proporcionan calor. Puede disminuir el uso de energía en un 30-40 %, el control de la humedad es estable y es ideal para muchos hogares. Depende de si necesita una unidad de calefacción eléctrica que pueda calentar su agua o electricidad.
El Departamento de Energía informó que los períodos de amortización son solo de 5 a 10 años para este tipo de producto, y puede funcionar bien en cualquier lugar ya que el suelo tiene temperaturas más estables que el aire.
Calentador de agua con bomba de calor
¿Sabía que las bombas de calor se pueden usar para algo más que calentar y enfriar su hogar? También se pueden utilizar para generar agua caliente integrándolos con su sistema de calefacción y refrigeración. De esta manera, pueden trabajar juntos para crear un efecto de bomba de circulación, lo que ayudará a calentar el agua de manera más uniforme.
Los calentadores de agua híbridos son una alternativa fantástica y eficiente que puede ahorrarle una cantidad considerable de dinero en su factura de electricidad. También tienen un retorno de la inversión más corto que los calentadores de agua sin tanque: de 4 a 7 años en lugar de 15 a 18 años. ¡Sin mencionar que la vida útil de un calentador de agua híbrido es de unos 15 años!
Electric resistance heaters are also included in these models as a backup heating option in case the temperature outside isn’t warm enough to heat the water to the desired temperature. It’s important to keep in mind, though, where they will be installed.
Installation for these heaters must be in an area where the temperature is between 40ºF – 90ºF, with at least 1,000 cubic feet of open space around it. They’re often installed in garages because of this, but a small utility closet won’t work.
With these types of hybrid heaters, another potential issue is that they extract heat from the air around them–potentially making the room colder. This could be a good or bad thing, depending on your needs. They have been known to provide $200-$600 in energy savings for homeowners per year.
Costo del calentador de agua híbrido
A 50-gallon tank costs around $1,200, while an 80-gallon one is about $2,500; however, the size and product quality can affect these prices. Furthermore, standalone water heater installation will set you back approximately $600 to 800 after adding in labor expenses. On a brighter note, check to see if your state offers any rebates or incentives – like the government’s federal tax credit of $300.
El funcionamiento del calentador de agua eléctrico híbrido con bomba de calor promedio cuesta $300 por año para operar, mientras que los modelos eléctricos estándar cuestan casi el doble a $600 por año, según Energy Star. Los calentadores de agua sin tanque son aún más caros de operar, y el Departamento de Energía estima un precio anual de $400-800.
Some of Rheem’s standalone water heaters can save you $491 a year on energy, qualify for local utility rebates, and are 4x more efficient than conventional electric water heaters. Some models even come with built-in Wi-Fi to connect to a smartphone app for further control and usage tracking.
Secadora de ropa con bomba de calor
Cada vez más, las personas utilizan secadoras de ropa estilo bomba de calor (o secadoras sin ventilación) a medida que ganan popularidad. Con una secadora de ropa tradicional, debe ventilar el aire cálido y húmedo hacia el exterior de su hogar, lo que reduce significativamente la eficiencia de toda su casa. Una secadora con bomba de calor primero hace pasar el aire por un evaporador para eliminar la humedad sin perder demasiado calor.
Some excellent advantages of switching to a ventless dryer are that they emit little to no noise, don’t require exterior ventilation, and are much more efficient. These heat pump dryers use refrigerant in condenser coils, making them 28%-50% more energy-efficient than standard dryers, and because they don’t need ventilation, they can be installed in small spaces like closets or under counters. Of course, there are some disadvantages too.
Heat pump dryers cost twice as much as traditional dryers, but they save energy in the long run. One potential downside is that since they don’t get as hot, it might take slightly longer to fully dry your clothes. It really depends on how patient you are. Companies like GE and Miele have already started selling ventless dryers here in the US; they’re much more common in Europe, though.
Miele, for example, manufactures several models of heat pump dryers that range in price from £899 to £2,799. While GE’s four models don’t have as many features/are less expensive, they’re still interesting because sensor dry technology monitors moisture and temperature continuously to avoid wear and tear on clothes caused by over-drying and inconsistent heat.
GE ventless dryers range in price from $999 to $1419. A traditional electric dryer can cost between $0.53 – $0.55 per load of laundry, while a gas dryer generally costs around $0.38 – $0.39 per load, and a heat pump dryer usually falls within the costing of $0.17 – $0.33 per load.
If you’re looking to save money in the long run, heat pump dryers are a great investment. You’ll also be getting more bang for your buck because they usually last much longer than traditional electric or gas dryers. In fact, some have lifespans that are almost double. Just something to keep in mind as you make your decision.
Avanzando
En consecuencia, ¿cómo se ve el futuro para aquellos que adoptan bombas de calor? Se anticipa que el mercado global crecerá 8.1% entre 2022 y 2030 y se valorará en $67.7 mil millones solo en 2021.
Los incentivos del gobierno, como los créditos fiscales y los reembolsos, facilitan que las personas cambien a productos de bajo consumo. Washington está liderando el camino al actualizar recientemente su código de energía para exigir bombas de calor eléctricas en lugar de hornos y calentadores de agua tradicionales.
New four-story commercial and multifamily residential buildings will have to follow these rules starting July 2022. In most cases, the new rules make it so that HVAC systems like natural gas or less efficient electric heating systems can’t be used.
El Instituto de las Montañas Rocosas analizó recientemente que cambiar a bombas de calor eléctricas podría ahorrar 8,1 millones de toneladas de emisiones de carbono para 2050. Esto equivaldría a sacar de circulación a casi 1,6 millones de automóviles durante un año y tendría un impacto significativo en el cambio climático.
¿Realmente valen la pena las bombas de calor?
¡Sí! Las bombas de calor son una tecnología asombrosa y, con la energía solar, pueden ser aún más eficientes. Si está buscando invertir en un nuevo sistema de aire acondicionado con bomba de calor, asegúrese de considerar la energía solar también. Al hacerlo, puede maximizar su eficiencia energética y ahorrar dinero en sus facturas de energía a largo plazo. Permítanos ayudarlo a encontrar la compañía adecuada con la que asociarse para sus necesidades de energía solar: contamos con una amplia selección de proveedores de primer nivel que harán bien el trabajo. ¿Que estas esperando? ¡Empieza a ahorrar hoy!
